KR100344794B1 - 냉장고용 분리냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장실 습기가 증발기에 착상되지 않도록 하고, 냉장식품의 신선도가 배가되도록 하기 위해 냉장실과 냉동실의 공기가 완전히 분리되어 열교환이 이루어지도록 한 것이다,

이를 위해, 본 발명은 냉장고에 있어서, 냉동실의 냉기와 냉장실의 냉기가 차단되도록 냉동실과 냉장실 사이에 설치된 단열부재와, 상기 단열부재에 관통되어 한 끝단은 냉동실 냉기에 노출되고 타 끝단은 냉장실 냉기에 노출되도록 서머사이펀을 구비하여 고온상태인 냉장실 내의 냉기로부터 저온상태인 냉동실 내의 냉기로 열이 전달되도록 한 냉장고용 분리냉각 장치를 제공한다.

Description

냉장고용 분리냉각 장치{the separational cooling system for a refrigerator}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉장고용 분리냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 음식물을 저온보관하거나 냉장보관하는 냉장고는 냉매를 압축-응축-팽창-증발시키는 냉동사이클을 반복함에 따라 저온화시켜 음식물을 장기간동안 신선하게 보관할 수 있도록 한 냉동 및 냉장기기로서, 요식업소는 물론 일반가정에서도 필수적으로 사용되고 있는 일반화된 가전제품이다.

상기와 같이 냉장고의 기본적인 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

다만, 설명과정에서 포함되는 구성요소들은 일반화된 공지기술이므로 도시는 생략하기로 한다.

냉장고는 저온, 저압상태의 가스냉매를 고온, 고압상태로 승온, 승압시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입되는 고온, 고압가스 상태의 냉매를 냉각응축하여 온도 40℃ 압력 9atm의 액체냉매로 변환시키는 응축기와, 다른 부분의 냉매관 경에 비해 축관되어 유입되는 액체 냉매를 저온, 저압으로 감압시키는 모세관과, 상기 저온, 저압의 액체 냉매를 저압상태에서 저온(영하 30℃)으로 증발시킴에 따라 이에 비해 상대적으로 고온인 고내의 공기가 열교환되어 고내를 저온화시키는 증발기등으로 구성되어 있다.

상기의 장치들은 필수적으로 갖추고 있는 통상적인 냉장고의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉장고의 외형을 이루고 있는 단열재인 외부케이스(1)와, 상기 외부케이스의 내측 상부 또는 하부에 위치하며 증발기에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 실내온도를 유지하는 냉동실(2)과, 상기 냉동실로부터 냉기가 공급되는 과정에서의 자연적인 열교환에 의해 상기 냉동실(2)에 비해 고온(3℃)의 실내온도를 유지하는 냉장실(3)과, 상기 냉동실(2)과 냉장실(3)의 전방에 각 실을 개폐할 수 있도록 설치된 도어(2a)(3a)등으로 구성되어 있다.

따라서, 냉장실(3)내에 보관된 식품들에 의해 고온으로 열교환된 냉장실내의 고온냉기는 냉동실(2)의 후위에 설치된 냉동실 팬(4)의 회전에 따른 흡인력과 자연적인 대류현상에 의해 냉동실(2)과 냉장실(3)을 구획하고 있는 베리어(5)의 내부를 통해 증발기(또는 냉각기)(6)측으로 강제 흡인되고, 계속되는 냉동실 팬(4)의 회전력에 의해 고온의 냉기는 증발기(6)를 통과하면서 저온의 냉기로 열교환된다.

이렇게 열교환된 저온의 냉기는 상기 냉동실 팬(4)에 의해 일부는 냉동실(2) 내로 송풍되고, 나머지 냉기는 냉장실(3) 뒤쪽에 형성된 덕트(도시 생략)를 통해 냉장실(3)로 강제송풍되어 냉동실(2)과 냉장실(3)을 저온화시키게 된다.

상기와 같이 고내를 저온화하기 위한 사이클은 고내가 설정온도가 될 때까지 계속되며, 고내가 설정온도에 이르면 냉장고의 가동을 일시적으로 중단하여(정확하게 표현하면 압축기를 "오프" 시켜 냉기의 생산을 중단하는 것이) 고내가 설정온도 이하로 내려감에 따른 과냉과 전력낭비를 방지하게 된다.

이후 고내가 설정온도이상으로 올라가게 되면 다시 냉동사이클을 재개하게 된다.

한편, 종래의 냉기흐름은 도 1에 표기된 화살표방향과 같이 냉동실(2)과 냉장실(3) 내의 냉기가 증발기(6)를 통과하면서 저온으로 열교환되고, 이렇게 열교환된 냉기는 덕트(도시 생략)에 의해 냉동실(2)과 냉장실(3)로 각각 분배 공급되며, 각 실로 공급된 냉기가 보관식품에 의해 고온으로 열교환되면 베리어(5)를 통해 다시 증발기(6)를 향해 유동되는 사이클을 반복하게 된다.

이 때 상기 냉장실(2)내의 냉기는 냉동실 공기에 비해 상대적으로 습(濕)한 상태이므로 증발기(6)를 통할 때 냉기에 포함된 수분들이 저온의 증발기 표면에 흡착되어 결빙됨에 따라 서리층이 형성되는데, 이러한 서리층을 제거하지 않을 경우열교환능력이 저하되므로 기존의 냉장고에는 이러한 서리층을 제거하기 위한 제상기능을 갖추고 있다.

상기의 제상기능은 압축기의 운전시간을 기준으로 일정한 주기로 증발기(6)에 부설된 히터(도시 생략)를 발열시켜 서리층을 녹이는 작업이다.

따라서 히터를 발열시킴에 따른 소비전력이 증가됨은 물론 제상을 위해 공급된 열량을 냉동사이클에 의해 다시 제거해야 하므로 이중 열손실이 발생하게 되는 문제점을 가지고 있다.

또한 냉장실의 냉기는 증발기(6)을 통과하면서 저온으로 열교환되는 과정에서 저습한 냉기로 변환되어 냉장실(3)로 유입되므로, 이러한 저습냉기로 인해 냉장실(3) 내에 보관된 식품들의 신선도를 저하시켜 식품의 보관기한을 단축시키는 문제점도 가지고 있다.

그리고 냉장실 내에 퍼져있는 김치냄새와 온갖 음식물 냄새들이 덕트를 통해 다시 냉동실로 유입되므로 냉동실에 저장된 음식물에 상기 냄새가 배이게 되는 문제점을 가지고 있다.

그리고 냉동실 냉기가 덕트를 통해 직접 분사되므로 상기 냉기를 직접 받을 수 있는 상기 냉장실의 상부가 냉장실의 하부보다 상대적으로 낮은 온도를 취하게 되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 냉장실 습기가 증발기에 착상되지 않도록 하고, 냉장식품의 신선도가 배가되도록 하기위해 냉장실과 냉동실의 공기가 완전히 분리되어 열교환이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 냉장고의 구성을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구성을 나타낸 구성도.

도 3a는 본 발명에 따른 도 2의 요부를 나타낸 "A"부 상세도.

도 3b는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 단열부재의 제1 냉동냉기유로부와 제2 냉동냉기유로부와 냉장냉기유로부에 냉기가 유입되는 상태를 나타낸 3a의 Ⅰ-Ⅰ단면도.

도 3c는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 제1 냉동냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ단면도.

도 3d는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 냉장냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.

도 3e는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 제2 냉동냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅳ-Ⅳ단면도.

도 4는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 구성을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 냉매가 액체상태임을 나타낸 Ⅰ-Ⅰ단면도.

도 6은 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 냉매가 기체상태임을 나타낸 Ⅰ-Ⅰ단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2: 냉동실 3: 냉장실

10: 증발기실 20: 덕트

25: 팬 110: 냉동냉기유로부

111: 흡입구 112: 가이드유로

113: 배출구 120: 냉장냉기유로부

121: 흡입구 122: 가이드유로

123: 배출구 200: 서머사이폰

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 냉장고에 관한 것으로서,

냉동실의 냉기와 냉장실의 냉기가 차단되도록 냉동실과 냉장실 사이에 설치된 단열부재와, 상기 단열부재에 관통되어 한 끝단은 냉동실 냉기에 노출되고 타 끝단은 냉장실 냉기에 노출되도록 서머사이펀을 구비하여 고온상태인 냉장실 내의 냉기로부터 저온상태인 냉동실 내의 냉기로 열이 전달되도록 한 냉장고용 분리냉각 장치를 제공한다.

상기 내용을 더 구체적으로 설명하기 위해 도면을 참조하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 도 2의 요부를 나타낸 "A"부 상세도이며, 도 3b는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 단열부재의 제1 냉동냉기유로부, 제2 냉동냉기유로부, 그리고 냉장냉기유로부에 냉기가 유입되는 상태를 나타낸 3a의 Ⅰ-Ⅰ단면도이다.

그리고 도 3c는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 제1 냉동냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ단면도이고, 도 3d는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 냉장냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이며, 도 3e는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 제2 냉동냉기유로부의 냉기 흐름을 나타낸 도 3a의 Ⅳ-Ⅳ단면도이다.

그리고 도 4는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 냉매가 액체상태임을 나타낸 Ⅰ-Ⅰ단면도이며. 도 6은 본 발명에 따른 냉장고용 분리냉각 장치에서 서머사이폰의 냉매가 기체상태임을 나타낸 Ⅰ-Ⅰ단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구성을 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

냉동실(2)의 냉기와 냉장실(3)의 냉기가 차단되도록 냉동실(2)과 냉장실(3) 사이에 설치된 단열부재(100)와, 상기 단열부재(100)에 관통되어 한 끝단은 냉동실(2) 냉기에 노출되고 타 끝단은 냉장실(3) 냉기에 노출되도록 서머사이펀(200)이 구비되어 냉장고용 분리냉각 장치가 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 냉장고용 분리냉각 장치는 다음과 같이 작동된다.

상기 서머사이펀(200)은 고온상태인 냉장실(3) 내의 냉기로부터 열을 전달받아 저온상태인 냉동실(2) 내의 냉기로 열을 전달하여 상기 냉장실의 온도가 3℃로 유지되도록 작동하는데, 더 상세한 내용은 후술하는 바와 같다.

도 2와 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 단열부재(100)의 일실시예는 다음과 같은 구성요소로 이루어져 있다.

냉동실(2) 냉기가 유동하는 제1 냉동냉기유로부(110a)와, 냉장실(3) 냉기가 유동하는 냉장냉기유로부(120)와, 냉동실(2) 냉기가 유동하는 제2 냉동냉기유로부(110b)가 격자로 상기 단열부재(100)에 형성되어 있다.

그리고 상기 제1 냉동냉기유로부(110a)는 냉동실(2)내의 냉기가 팬(4)의 회전력에 의해 상기 제1 냉동냉기유로부 안으로 유입되는 흡입구(111a)와, 상기 흡입된 냉기의 흐름방향을 안내하는 가이드유로(112a)와, 상기 가이드유로의 냉기가 다시 냉동실(2)측에 구비된 증발기실(10)로 배출되는 배출구(113a)가 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 제2 냉동냉기유로부(110b)도 상기 제1 냉동냉기유로부(110a)와 같은 구성을 가지고 있다.

그리고 상기 냉장냉기유로부(120)는 냉장실(3)내의 냉기가 팬(25)의 회전력에 의해 상기 냉장냉기유로부(120) 안으로 유입되는 흡입구(121)와, 상기 흡입된 냉기의 흐름방향을 안내하는 가이드유로(122)와, 상기 가이드유로의 냉기가 다시 냉장실(3)측에 구비된 덕트(20)로 배출되는 배출구(123)가 형성되어 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 단열부재(100)의 역할은 다음과 같다.

첫째, 단열부재(100)는 냉동실(2)의 냉기와 냉장실(3)의 냉기가 서로 혼합되지 않도록 상기 냉동실(2)과 증발기실(10)로 이루어진 상부와 상기 냉장실(3)과 덕트(20)로 이루어진 하부를 완전히 분리하는 역할을 한다.

둘째, 단열부재(100)는 상기 냉동냉기유로부(110)와 냉장냉기유로부(120)를 통하여 단열상태로 냉기가 순환되도록 도와주는 역할을 한다.

세째, 단열부재(100)는 상기 냉동실(2)의 부하 및 냉동실(2)에 저장된 음식물의 하중을 지지하는 역할을 한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 공지된 기술인 서머사이폰(200)은 다음과 같은 구성요소로 이루어져 있다.

파(波) 형상을 갖는 상판(210)과 하판(220)을 상호 접착시켜서 다수개의 관로(230)를 만들고, 상기 관로(230)에 냉매(300)를 삽입하여 이루어진 것이다.

상기와 같이 이루어진 서머사이폰(200)은 다음과 같은 작용을 한다.

상기 서머사이폰(200)이 제대로 작용하기 위해서는, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 서머사이폰(200)의 한 끝단은 상기 서머사이폰(200)의 다른 한 끝단보다 항상 높은 위치에 있도록 해야한다.

그 이유는, 사이폰작용을 유발하기 위한 것으로서, 자기증발과 온도차등의 열적불균형으로 인하여 상기 서머사이폰의 냉매(300)가 액화되면 중력에 의해 상대적으로 낮은 위치에 있는 서머사이폰(200)의 끝단부로 상기 냉매(300)가 모이게 되고, 상기 서머사이폰의 냉매(300)가 기화되면 대류에 의해 상대적으로 높은 위치에 있는 서머사이폰(200)의 끝단부로 상기 냉매(300)가 모이는 일련의 사이클을 반복하게 된다.

한편, 도 3a에서 도 3e를 참조하여 상기 단열부재(100)와 상기 서머사이폰(200)의 결합상태를 설명하면 다음과 같다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 서머사이폰(200)은 상기 단열부재(100)에 삽입되어 있는데 상대적으로 높은 위치에 있는 서머사이폰(200)의 끝단부는 상기 냉동냉기유로부(110) 안에 위치하고, 상대적으로 낮은 위치에 있는 서머사이폰(200)의 끝단부는 상기 냉장냉기유로부(120) 안에 위치하며, 상기 서머사이폰(200)의 양끝단부를 제외한 부위는 단열상태로 단열부재(100)에 내장된다.

그리고 상기와 같이 결합된 상기 단열부재(100)와 상기 서머사이폰(200)의 상호 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3b와 도 3d에 도시된 바와 같이, 상대적으로 고온상태의 냉장실(3) 냉기는 냉장냉기유로부(120)에 형성된 흡입구(121)로 유입되어, 가이드유로(122)에 위치한 서머사이폰(200)에 열을 전달한다.

그 후 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 서머사이폰의 액체 냉매(300)는 열에 의해 기화되어 상승하며, 도 3c와 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 기체 상태의 냉매(300)는 냉동냉기유로부(110)에 노출된 상기 서머사이폰(200)의 끝단부로 이동한다.

그리고 도 3c와 도 3e에 도시된 바와 같이, 상대적으로 저온상태의 냉동실(2) 냉기는 냉동냉기유로부(110)에 형성된 흡입구(111)로 유입되어, 가이드유로(112)에 위치한 상기 서머사이폰(200)으로부터 열을 전달받는다.

그 후 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 서머사이폰의 기체 냉매(300)는 열을 잃어 액화되는데, 액화된 냉매(300)는 중력에 의해 하강하며, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 액체상태의 냉매(300)는 다시 냉장냉기유로부(120)에 노출된 서머사이폰(200)의 끝단부로 이동한다.

이러한 상기 작용은 일련의 사이클을 이루며 반복적으로 수행된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 열전달이 잘 이루어지기 위해 상기 냉장실(3)의 냉기를 강제대류 시키도록 냉장실(3)측의 상기 덕트(20) 상에 팬을 더 설치함이 바람직할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 냉장실과 냉동실을 차단하여 분리냉각하기 때문에 냉장실의 습기가 보존되므로 냉장실에 저장된 음식물의 신선도가 배가될 뿐만 아니라 음식물 보관기한이 배가된다.

그리고 냉장실 습기가 냉동실로 이동되는 것이 차단되기 때문에 냉장실 습기에 의한 착상은 전혀 발생되지 않고, 단지 냉동실 도어 개폐시 유입되는 외부공기의 수분에 의해서만 착상되므로, 제상주기가 증가된다.

즉, 히터를 발열시킴에 따른 소비 전력이 감소됨은 물론 제상을 위해 공급된 열량을 냉동사이클에 의해 다시 제거하는데 필요한 열손실을 최소화할 수 있다.

그리고 종래에는 절곡된 증발기의 관과 관사이의 간격을 크게 띄어 증발기에 발생되는 서리층으로 인해 열교환 성능이 떨어지는 문제점을 해결했는데, 본 발명은 단지 외부 공기의 수분에 의해서만 증발기에 서리층이 발생되므로 절곡된 증발기의 관과 관 사이를 현저히 줄일 수 있다.

즉, 상기 관의 길이가 줄어들므로서 상기 관을 통하는 냉매량을 현저히 줄일 수 있다.

그리고 종래에는 직접 증발기실의 냉기를 냉장실로 유입시키도록 냉동실과 증발기실 사이에 별도의 냉각유로가 설치되었는데, 본 발명은 냉동실과 냉장실을 차단하여 분리냉각하기 때문에 별도의 냉각유로를 형성하기 위한 격벽이 필요 없어 그에 따른 구조가 단순해질 수 있다.

그리고 냉장실에 별도의 강제대류용 팬을 설치하였기 때문에 전열교환기에 상대적으로 고온상태의 냉기를 계속해서 보내므로 빠른 열교환이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 강제대류용 팬의 회전에 의해 냉장실 전부분의 온도가 일정하게 유지될 수 있다.

Claims (3)

1. 냉동실의 냉기와 냉장실의 냉기를 상호 분리시킴과 함께 냉동실과 냉장실간의 온도차를 유지시킬 수 있도록 냉동실과 냉장실 사이에 긴밀하게 설치되는 단열부재와,

   상기 단열부재에 의해 분리된 냉동실 냉기와 냉장실 냉기가 상호 열교환되도록 상기 단열부재에 관통되어 한 끝단은 냉동실 냉기에 노출되고 타 끝단은 냉장실 냉기에 노출되는 서머사이폰이 포함되어,

   고온상태인 냉장실의 냉기로부터 저온상태인 냉동실의 냉기로 열이 전달되도록 함을 특징으로 하는 냉장고용 분리냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   단열부재는

   냉장실 냉기가 유입되는 흡입구와, 상기 흡입된 냉기의 흐름방향을 안내하는 가이드유로와, 상기 가이드유로에서 다시 냉장실측에 구비된 덕트로 나갈 수 있는 배출구가 형성된 적어도 하나이상의 냉장냉기유로부와.

   냉동실 냉기가 유입되는 흡입구와, 상기 흡입된 냉기의 흐름방향을 안내하는 가이드유로와, 상기 가이드유로로부터 다시 냉동실측에 구비된 증발기실로 나갈 수 있는 배출구가 형성된 적어도 하나이상의 냉동냉기유로부로 이루어짐을 특징으로 하는 냉장고용 분리냉각 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   열전달이 잘 이루어지기 위해 상기 냉장실의 냉기를 강제대류 시키도록 상기 냉장실에 팬이 더 구비됨을 특징으로 하는 냉장고용 분리냉각 장치.